软件在x86上跨页边界预取

Question

我的理解是硬件预取永远不会跨越页面边界。我想知道软件预取是否具有相同的限制，即我是否可以使用软件预取来避免未来的TLB未命中。从搜索周围看来，它似乎是可能的，但我在文档中找不到任何确定的内容，因此引用会很好。

我对Nehalem，Sandy Bridge和Westmere特别感兴趣。

Answer 1

根据英特尔的Optimization Reference Manual，它取决于处理器。从第7.4.3节：

  

有些情况下PREFETCH不会执行数据预取。其中包括：

     

  
• PREFETCH导致DTLB（数据转换后备缓冲区）未命中。这适用于奔腾4   具有CPUID签名的处理器对应于系列15，型号0,1或2. PREFETCH   解决了DTLB未命中并在具有CPUID签名的Pentium 4处理器上获取数据   对应于15系列，型号3。
  
• 访问导致错误/异常的指定地址。
  

软件预取可能会也可能不会避免TLB未命中，具体取决于处理器。如果数据导致页面错误，它将不会获取数据。

如果你想确保避免TLB未命中，你可以进行虚拟读取来加载数据而不是预取指令。这可能会导致页面错误在页面中交换，这可能是好的也可能是坏的，具体取决于您的用例。

Answer 2

在现代处理器（Nehalem，Sandy Bridge和Westmere）中，软件预取确实会触发TLB查找。

来自英特尔优化指南:(第7.3.3节）

  

在较旧的微体系结构中，PREFETCH导致数据转换   Lookaside Buffer（DTLB）miss将被删除。在基于的处理器中   Nehalem，Westmere，Sandy Bridge和更新的微型架构，英特尔   Core 2处理器和Intel Atom处理器，PREFETCH导致DTLB   可以跨页边界获取miss。